使用近 3000 台安捷伦离子泵，目前世界最大的真空科研装置

安捷伦科技(中国)有限公司

2023/09/12 13:25

瑞士的欧洲核子研究中心（简称为 CERN），是世界上最大的粒子物理学实验中心，也是目前世界最大的真空科研装置。CERN 成立于 1954 年 9 月 29 日，总部位于瑞士日内瓦近郊的梅汉（Meyrin）地区。它的主要功能是为高能物理学研究的需要，提供粒子加速器和其它基础设施，以进行许多国际合作的实验。欧洲核子研究组织已经聘用大约三千名的全职员工，并有来自 80 个国籍的大约 6500 位科学家和工程师，代表500余所大学机构，在 CERN 进行试验。

安捷伦真空（原瓦里安真空）与欧洲核子研究组织的合作可以追溯到到 1967 年，当年的瓦里安（Varian）在意大利都灵（Torino）开设了专门的工厂，为 CERN 制造超高真空离子泵。这是安捷伦都灵工厂离子泵悠久历史的开始，也是 CERN 和瓦里安(现在的安捷伦)之间密集合作的开始。从那时起，瓦里安及现在的安捷伦持续为 CERN 提供高真空和超高真空解决方案。

作为溅射离子泵和 ConFlat （CF）法兰的发明者，瓦里安（Varian）开创了超高真空时代，使真空系统的压力范围拓展到了1E-11 mbar（Torr）以下。1971年，300 台抽速为 400 l/s 的溅射离子泵第一次被安装到了强子对撞机 ISR（相交储存环）项目上，1983 年，融合安捷伦独特技术并在此后几十年都广受欢迎的 Starcell 离子泵被安装到了 LEP 项目，并在此后被 CERN 的几乎每个大型项目列为标准配置。截止到目前，已经有接近 3000 台各种型号的安捷伦离子泵在 CERN 装机。

重要项目介绍：LEP项目

大型正负电子对撞机（LEP）有史以来最大的电子-正电子加速器。LEP 于 1989 年 7 月投入使用，第一束光束于 7 月 14 日在对撞机中传播。对撞机的初始能量被选择为91 GeV，因此可以产生 Z 玻色子。LEP 在大约100 GeV 下运行的 7 年间，它产生了大约 1700 万个Z粒子。1995 年，LEP 升级到第二个运行阶段，增加了多达 288 个超导加速腔，使能量增加了一倍，因此碰撞可能产生 W 玻色子对。对撞机的能量最终在 2000 年突破 209 GeV。LEP 于 2000 年 11 月 2 日关闭，以便在同一条隧道中建造大型强子对撞机（ LHC ）。

安捷伦 StarCell 离子泵，就是当年为了满足 LEP 项目苛刻的真空要求而开发的。1983 年，当年的瓦里安（Varian）和欧洲核子研究中心的工程师们一起，在瓦里安都灵工厂和欧洲核子研究中心进行了广泛的测试，最终开发出了 Starcell 离子泵并取得了巨大的成功——仅仅 LEP 项目就装机了超过1,000 台。

重要项目介绍：LHC 项目

大型强子对撞机（LHC）是世界上最大，功能最强大的粒子加速器。它于 2008 年 9 月10 日首次启动，至今仍是 CERN 加速器综合体的最新成员。大型强子对撞机由 27 公里的超导磁体环组成，具有多个加速结构，可沿途增强粒子的能量。CERN 加速器复杂体是一系列能量越来越高的机器。每台机器将粒子束加速到给定的能量，然后再将其注入链中的下一台机器，下一台机器将光束带到更高的能量，依此类推。大型强子对撞机是这条链中的最后一环，在这里光束达到其最高能量。

在大型强子对撞机内部，两个粒子束在碰撞之前以接近光速的速度行进。光束在单独的光束管中以相反的方向行进–两个管保持超高真空，在长达27公里的光束环上，每隔一段距离，就有一台安捷伦离子泵在工作。

重要项目介绍：Linac4项目

在这里做的诸多研究中，研究可能成为未来能源——号称人造太阳的可控核聚变实验最为出名。为了提高负氢离子的携带能量，CERN 设计了下一代的粒子加速器Linac4（直线加速器 4），并将 Linac4 安排为大型强子对撞机（LHC）2019 年-2020 年长时间停机后的质子束来源。当离子准备进入质子同步加速器增强器时，Linac4 将离子加速到 160 MeV ,作为 LHC 注入链的一部分。此时负氢离子以每次 400 微秒的脉冲通过加速器。Linac4 加速负氢离子使之最终接近光速。在此过程中，为了离子能够实现更理想的运动，实验必须在超洁净的真空环境进行。

同 CERN 的大多数的粒子加速器和世界各地多数的高真空实验室一样，安捷伦离子泵被选为 CERN 长 80 米，位于地面以下 12 米的 Linac4 的主泵。安捷伦离子泵的加入是该项目重要的里程碑。

作为关键基础技术，从 CERN 早期的加速器到到最近发现希格斯玻色子的大型强子对撞机，基于安捷伦离子泵的超高真空环境一直是粒子物理学研究的关键和基本元素。安捷伦 StarCell 离子泵及近年来不断推出的各种新产品，比如在高真空达到最大抽速的Vaclon Plus离子泵、钛升华泵复合型离子泵、吸气剂泵复合型离子泵等，被广泛应用于遍布全球各种的超高真空应用，包括粒子加速器，医用同步加速器，光源加速器，电子显微镜，表面分析等等。

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